鸟苷-5'-三磷酸GTP主要在以下几个生物过程中起着重要作用：
能量转化GTP参与细胞中的能量转化过程，比如，在三羧酸循环中，一种酶能产出GTP分子。这也相当于产生了一分子的ATP，因为GTP能被核苷二磷酸激酶（NDK）转化为ATP分子。
基因转译在转译过程中，GTP作为氨酰tRNA与核糖体A位点结合、核糖体在mRNA上自5'端向3'端转位等过程的能量源。
微管聚合及解聚在微管聚合过程中，每一个异质二聚体都由携带两分子GTP的α-tubulin和β-tubulin分子组成。这些分子携带的GTP会在二聚体加到延伸中的微管正端时水解。
上述GTP水解对微管生成并不是必须的，但似乎只有与GDP结合的微管蛋白可以解聚。因此，不难推测，一个GTP结合微管蛋白在微管作为一个“帽”来防止解聚。一旦这个GTP分子水解，微管就会开始解聚，并迅速缩短。
线粒体功能蛋白质转位进入线粒体基质的过程需要与GTP和ATP的相互作用。这些蛋白质的进入对线粒体内几个调节通路来说至关重要。